爆炸和炸药的基本理论

2.1基本概念爆炸及其分类爆炸的概念：是某一物质系统在有限空间和极短时间内，大量能量迅速释放或急骤转化的物理、化学过程。爆炸的分类：化学爆炸、物理爆炸、核爆炸。炸药爆炸的基本条件（要素）：1、变化过程释放大量的热2、变化过程必须是高速的3、变化过程能产生大量气体。炸药的化学变化基本形式1、热分解2、燃烧3、爆炸4、爆轰。2.2炸药的起爆与感度起爆的概念引起炸药发生爆炸的过程称为起爆。起爆能的形式

1、热能

2、机械能

3、爆炸能

炸药起爆的基本理论炸药的热能起爆理论爆炸时系统内部增温的结果炸药的机械能起爆理论当炸药受到外部作用冲击、摩擦，被加热到相同的温度。炸药的爆炸冲击能基本理论均相炸药的爆炸冲击能起爆过程主发装药爆炸产生冲击波进入均相炸药，经过一定的延迟后，便开始在表面形成爆轰波。非均相炸药的起爆过程物理性质不均匀炸药的传播过程。炸药的感度炸药在外界能量作用下，发生爆炸反应的难易程度称为炸药感度。炸药感度与所需的起爆能成反比，就是说炸药爆炸所需的起爆能愈小，该炸药的感度愈高。炸药感度的种类1、热感度五分钟、五秒钟爆发点

爆发点测定器1－合金浴；2－电热丝；3－隔热层；4－铜试管；5－温度计2、机械感度3、爆轰感度4、静电火花感度

立式落锤仪1－落锤；2－撞击器；3－钢爪；4－基础；5－上击柱；6－炸药；7－导向套；8－下击柱；9－底座

摆式摩擦仪1-摆锤；2-击杆；3-导向套；4-击柱；5-活塞；6-炸药试样；7-顶板影响炸药感度的因素1、内在因素

A、键能；B、分子结构和成分；C、生成热；D、热效应；E、活化能；F、热能量。2、外在因素

A、炸药的物理状态与晶体形态；B、装药密度；C、炸药的结晶；D、温度；E、惰性杂质的掺入。2.3炸药的爆轰理论爆轰波在炸药中传播的特种形式的冲击波称为爆轰波。爆轰波稳定传播的机理和条件

1、反应区化学反应机理

2、理想爆轰与稳定爆轰

3、侧向扩散对反应区结构的影响炸药的氧平衡氧平衡的概念氧平衡是衡量炸药中所含的氧与将可燃元素安全氧化所需要的氧两者是否平衡的问题。氧平衡的分类正氧平衡、零氧平衡、负氧平衡。炸药的热化学参数1、爆热一定量的炸药爆炸发出的热量。2、爆温炸药爆炸时所放出的热量将爆炸产物加热达到的最高温度。3、爆压炸药在密闭的容器中爆炸时，其爆炸产生对器壁所施的压力。1、爆速爆轰波在炸药药柱中的传播速度称为爆轰速度，简称为爆速，通常以m/s或km/s表示之。必须指出，炸药的爆速与炸药的爆炸化学反应速度是本质不同的两个概念，即爆速是爆轰波阵面一层一层地沿炸药柱传播的速度，而爆炸化学反应速度是指单位时间内反应完成的物质的质量，其度量单位是g/s。2.5炸药的爆炸性能爆速与药柱直径的关系影响爆速的因素如下：（1）药柱直径，随着药柱直径的增大，爆速也增大；（2）约束条件，实践表明，在药柱直径较小的情况下，增强药柱的约束条件可以显著提高炸药的爆速，减少其临界直径值；（3）炸药密度，概括地说，当炸药分配比和工艺条件控制一定时，炸药的爆速随着密度的增加而增大；就工业炸药而言，当药柱直径一定时，存在有使爆速达最大值的密度值，即最佳密度，再继续增大密度，就会导致爆速下降，当爆速下降至临界爆速时，爆轰波应不再能够稳定传播，最终导致熄爆；（4）炸药粒度，一般来说，减少炸药粒度能够提高炸药的反应速度，减少反应时间和反应区厚度，从而减少临界直径提高爆速。炸药的威力（爆力）1、炸药的爆力是表示炸药爆炸做功的一个指标，它表示炸药爆炸所产生的冲击波和爆轰气体作用于介质内部，对介质产生压缩、破坏和抛移的做功能力。2、爆力的大小取决于炸药的爆热、爆温和爆炸生成气体体积。炸药的爆热、爆温愈高，生成气体体积愈多，则爆力就愈大。3、通过用铅铸扩孔法、爆破漏斗法测量炸药的爆力。炸药的猛度炸药猛度是指炸药爆炸瞬间爆轰波和爆炸气体产物直接对与之接触的固体介质局部产生破碎的能力。炸药猛度的测量方法炸药猛度的实测方法一般采用铅柱压缩法。影响猛度的因素猛度的大小主要取决于爆速。爆速愈高，猛度愈大，岩石被粉碎得愈厉害。铅柱压缩实验图

1-钢砧；2-铅柱；3-钢片；4-受试炸药；5-雷管

炸药的殉爆一个药包（卷）爆炸后，引起与它不相接触的临近药包（卷）爆炸的现象。影响炸药殉爆距离的因素1、装药密度；2、药量；3、药径；4、药包外壳；5、连接方式。沟槽效应的概念沟槽效应也称管道效应、间隙效应，即当药卷与炮孔壁间存在有月牙形成空间时，爆炸产物压缩药卷与孔壁之间的空气会产生冲击波，它超前于爆轰波并压缩药卷，使其密度增加而抑制爆轰。沟槽效应的影响因素一般来说，沟槽效应与炸药配方、物理结构、炸药包装条件和加工工艺有关。聚能效应底部具有锥孔（也叫聚能穴）的药包爆炸时对目标的破坏作用显著增强的现象称为聚能效应。聚能效应产生的原因1、爆轰产物质点以一定速度沿近似垂直于锥面方向向轴线汇集，使能量集中。2、爆轰产物的压力本来就很高，汇集时轴线处形成更高的压力区，高压迫使爆轰产物向周围低压区膨胀，使能量分散。影响聚能效应的因素1、炸药种类2、装药密度3、聚能穴材质4、聚能穴的形状5、炸高本章考试要点1.影响炸药殉爆距离的因素有装药密度、药量、药径、药包外壳和连接方式。2.炸药爆炸必须具备的三个基本要素是：变化过程释放大量的热、变化过程必须是高速的、变化过程能产生大量气体。3.炸药化学反应的四种基本形式是：热分解、燃烧、爆炸和爆轰。4.引起炸药爆炸的外部作用是：热能、机械能、爆炸能。5.炸药爆炸所需的最低能量称临界起爆能。6.炸药爆炸过程的热损失主要取决于爆炸过程中的热传导、热辐射、介质的塑性变形。7.炸药的热化学参数有：爆热、爆温、爆压。8.炸药的爆炸性能有：爆速、炸药威力、猛度、殉爆、间隙效应、聚能效应。9.爆炸压力的大小取决于炸药爆热、爆温和爆轰气体的体积。10.什么是炸药的做功能力？什么是炸药的爆力？爆力的测量方法是什么？答：炸药的做功能力是表示爆炸产物做绝热膨胀直到温度降至炸药爆炸前的温度时，对周围介质所做的功。它的大小取决于炸药的爆热、爆温和爆炸生成的气体体积。炸药的爆热、爆温愈高，生成气体体积愈大。则炸药的做功能力就愈大。爆力是表示炸药爆炸做功的一个指标，其测量方法有两种：（1）铅铸扩孔法；（2）爆破漏斗法。11.什么是氧平衡？分哪几种不同情况，各有什么含义？答：氧平衡是衡量炸药中所含的氧与将可燃元素安全氧化所需要的氧两者是否平衡的问题。根据所含氧的多少，炸药氧平衡有零氧平衡、正氧平衡和负氧平衡之分。正氧平衡是指炸药中所含的氧将可燃元素安全氧化后还有剩余。负氧平衡是指炸药中所含的氧不足以将可燃元素完全氧化。零氧平衡是指炸药中所含的氧正好将可燃元素完全氧化。12.什么是爆炸？答：爆炸是某一物质系统在有限空间和极短时间内，大量能量迅速释放或急骤转化的物理、化学过程。爆炸有化学爆炸、物理爆炸与核爆炸三种形态。13.炸药起爆能有几种形式？答：炸药起爆能有三种形式，即热能、机械能和爆炸能。14.何为炸药感度？答：炸药在外界能量作用下，发生爆炸反应的难易程度称为炸药感度。炸药感度与所需的起爆能成反比，就是说炸药爆炸所需的起爆能愈小，该炸药的感度愈高。15.聚能效应是如何产生的？答：当爆轰波前进到锥孔部分，其爆轰产物则沿着锥孔内表面垂直的方向飞出。由于飞出速度相等，药形对称，爆轰产物则聚集在轴线上，汇聚成一股速度和压力都很高的气流，称为聚能流，它具有极高的速度、密度、压力和能量密度。无疑，爆轰产物的能量集中在靶板的较小面积上，在钢板上形成了更深的孔，这便是锥孔能够增大破坏作用的原因。16.炸药爆炸三要素是什么？答：（1）化学反应过程大量放热。放热是化学爆炸反应得以自动高速进行的首要条件，也是炸药爆炸对外做功的动力。（2）反应过程极快。这是区别于一般化学反应的显著特点，爆炸可在瞬间完成。（3）生成大量气体。炸药爆炸瞬间产生大量高温气体产物，在膨胀过程中将能量迅速转变为机械功，使周围介质受到破坏。17.炸药猛度的定义是什么？一般采用的测量方法是什么？答：炸药猛度是指炸药爆炸瞬间爆轰波和爆炸气体产物直接对与之接触的固体介质局部产生破碎的能力。猛度的大小主要取决于爆速。爆速愈高，猛度愈大，岩石被粉碎得愈厉害。炸药猛度的实测方法一般采用铅柱压缩法。18.什么是炸药的感度？对炸药的使用有何意义，其感度有哪几种？答：炸药在外界能量作用下起爆的难易程度称为该炸药的感度。容易起爆，则该炸药的感度高；反之，则感度低。炸药的感度对于炸药的制造加工、运输、储存、使用的安全十分重要。感度过高的炸药容易发生爆炸事故，而感度过低的炸药又给起爆带来困难。按照外界能量作用的形式，炸药的感度可分为热感度、机械感度和爆轰感度。19.为什么炸药威力通常用铅铸扩孔法和爆破漏斗法表示？答：炸药做功能力是相对衡量炸药威力的重要指标之一，通常以爆炸产物做绝热膨胀直至其温度降至炸药爆炸前的温度时，对周围介质所做的功来表示。炸药的威力在理论上虽然可以近似地用炸药爆炸做功的能力表示，但是实际上炸药在岩石中爆炸后究竟做了多少功，很难用理论计算法和实测的方法求得。因此在工程爆破中，为了比较不同炸药的做功能力，通常采用一种规定的实验方法以所得到的结果，用来衡量不同炸药爆炸做功的相对指标，但不表示炸药爆炸真正所做的功。炸药的爆力是表示炸药爆炸做功的一个指标，它表示炸药爆炸所产生的冲击波和爆轰气体作用于介质内部，对介质产生压缩、破坏和抛移的做功能力。爆力的大小取决于炸药的爆热、爆温和爆炸生成气体体积。炸药的爆热、爆温愈高，生成气体体积愈多，则爆力就愈大。通过用铅铸扩孔法、爆破漏斗法测量炸药的爆力。20.何谓炸药爆速？试分析影响爆速的因素有哪些？答：爆轰波在炸药药柱中的传播速度称为爆轰速度，简称为爆速，通常以m/s或km/s表示之。必须指出，炸药的爆速与炸药的爆炸化学反应速度是本质不同的两个概念，即爆速是爆轰波阵面一层一层地沿炸药柱传播的速度，而爆炸化学反应速度是指单位时间内反应完成的物质的质量，其度量单位是g/s。影响爆速的因素如下：（1）药柱直径，随着药柱直径的增大，爆速也增大；（2）约束条件，实践表明，在药柱直径较小的情况下，增强药柱的约束条件可以显著提高炸药的爆速，减少其临界直径值；（3）炸药密度，概括地说，当炸药分配比和工艺条件控制一定时，炸药的爆速随着密度的增加而增大；就工业炸药而言，当药柱直径一定时，存在有使爆速达最大值的密度值，即最佳密度，再继续增大密度，就会导致爆速下降，当爆速下降至临界爆速时，爆轰波应不再能够稳定传播，最终导致熄爆；（4）炸药粒度，一般来说，减少炸药粒度能够提高炸药的反应速度，减少反应时间和反应区厚度，从而减少临界直径提高爆速。21.什么是爆轰压力？什么是爆压？其作用是什么？答：爆轰压力是指炸药爆轰时爆轰波波阵面中的C-J面所测得的压力，当爆轰波传到炮孔孔壁上时，在孔壁的岩石中会激发成强烈的冲击波和应力波。这种冲击波在岩石中，特别是在硬岩中会引起周围岩石出现粉碎和破裂，它为整个岩石破裂创造了先决条件。爆轰压力与炸药的密度的一次方和爆速平方的乘积成正比关系。所以在爆破坚硬致密的岩石时，以选用密度大和爆速较高的炸药为宜。爆压是爆轰气体产物膨胀作用在孔壁上的压力。在爆破破碎过程中爆炸压力对岩石起胀裂、推移和抛掷作用。一般来说，爆炸压力越高，说明爆轰产物中含有的能量越大，对岩石的胀裂、推移和抛掷的作用越强烈。22．什么是炸药起爆的灼热核理论？答：灼热核理论认为，当炸药受到撞击、摩擦等机械能的作用时，并非受作用的各个部分都被加热到相同的温度，而只是其中的某一部分或几个极小的部分，例如个别晶体的棱角处或微小气泡处，首先被加热到炸药的爆发温度，促进局部炸药首先起爆，然后迅速传播至全部。这种温度很高的微小区域，通常被称为灼热核。研究表明，灼热核的形状一般近似于球体，其直径比分子直径大得多。即每一个灼热核起爆实际上是为数众多的炸药分子同时起爆。这种局部炸药起爆后，又会在其附近形成众多新的灼热核，呈连锁反应，迅速传播开来，在极短暂的时间完成整个爆炸过程。21、何谓沟槽效应？试说明减少或消除沟槽效应的措施有哪些？答：沟槽效应也称管道效应、间隙效应，即当药卷与炮孔壁间存在有月牙形成空间时，爆炸产物压缩药卷与孔壁之间的空气会产生冲击波，它超前于爆轰波并压缩药卷，使其密度增加而抑制爆轰。另一种观点认为爆轰波波阵面前方有一个等离子层，对未反应的药卷表面产生压缩作用，妨碍该层炸药的完全反应，等离子波越强烈，这个表层穿